[发明专利]一种动态调节多级Bloom滤波器结构的方法

权利要求书

1.一种动态调节多级Bloom滤波器的方法，其特征在于，所述方法包括：

构建n级Bloom滤波器，n≥2；

采用n级Bloom滤波器对网络数据进行过滤，生成过滤数据；

利用匹配规则对所述过滤数据进行校验；

通过自适应控制法对校验结果进行动态调节；所述动态调节包括，定义所有哈希函数的状态，包括第一阶段、第r阶段和睡眠阶段；其中，1<r≤n；

将各子集的最低误报率的哈希函数量k_opt作为各阶段哈希函数量k_i的初始值，利用控制寄存器C调整各阶段的哈希函数量k_i；

所述控制寄存器C包括计数器，用于分别记录匹配过程中成功和无效个数；

所述控制寄存器C的m比特对应Bloom滤波器的k个哈希函数，C[i]＝1表示第i个哈希函数位于所述第一阶段，C[i]＝0表示第i个哈希函数位于所述第r阶段；

在初始状态下，所有哈希函数k位于第一阶段；

如果第一阶段出现匹配成功MATCH_I＝1，将控制寄存器C右移一位，最高位置位C[m]＝1，使得一个哈希函数从第二阶段迁回第一阶段；

如果第一阶段出现不匹配MATCH_I＝0，将控制寄存器C左移一位，最末位清零C[0]＝0，使得一个哈希函数从第一阶段迁移至第二阶段；以此类推。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述n级Bloom滤波器包括k个哈希函数，各级哈希函数量分别为{k1,k2,...,kn},k1+k2+...+kn＝k；所述k个哈希函数构成哈希函数集h_i(x)，i＝1…k。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成过滤数据包括，通过哈希函数集h_i(x)将网络数据S＝{x₁,x₂,...,x_n}映射到m比特的哈希表{1,…,m}m>n中，作为哈希地址；并执行哈希查找。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述校验方法包括；计算n级Bloom滤波器过滤数据的误报率，判断过滤数据是否与匹配规则匹配；

f≈(1-e^-kn/m)^k,k_opt＝(m/c)ln2 (1)

式(1)中，f为误报率，k为哈希函数个数，m为比特向量位数，c为输入的网络数据量；k_opt为最低误报率的哈希函数量。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，将包含k个哈希函数的哈希函数集h_i(x)分成若干子集h₁...h_k；根据式(1)误报率f计算各子集的最低误报率的哈希函数量k_opt，k_opt≥4；

当第一子集所有哈希函数动态查表结果为1，则匹配成功MATCH_I＝1，并启动下一子集的哈希函数enable＝1。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当某一阶段出现连续匹配时，将该阶段下一阶段的部分哈希函数迁回该阶段；

当很长时间内没有出现匹配时，将部分哈希函数从当前阶段迁移至下一阶段。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述睡眠阶段包括，当计数器显示匹配成功的哈希函数量达到预定值，控制寄存器C左移，将当前阶段的所有哈希函数迁出；当计数器显示匹配无效的哈希函数量达到预定值，控制寄存器C右移，将当前阶段的所有哈希函数直接迁回第一阶段。